新規接着用マトリックス設計によるES細胞および各種幹細胞の高効率増幅と機能解析

• Project/Area Number: 17700389
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 長岡 正人 東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 21世紀COE研究員 (90397050)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: E-カドヘリン / ES細胞 / 幹細胞 / 固定型モデルマトリックス / 医用高分子 / 再生医工学

Research Abstract

本研究では、再生医療への応用が期待されているES細胞の未分化維持機構・分化制御系の解析を目的として、新規のモデルマトリックス分子の創成と応用を検討した。これまで、細胞-細胞間接着分子であるE-カドヘリンを固定化が可能なモデルマトリックスとして作製し、細胞の接着基質として応用することで、ES細胞を効率よく維持できることを発見しているが、本研究では、E-カドヘリンモデルマトリックス上で培養した細胞のより詳細な機能解析を行った。マウスES細胞の他に、マウス胚性奇形腫細胞であるF9細胞、イヌ腎臓由来のMDCK細胞を用いて、細胞の種類による差異を検討した。未分化な細胞であるES細胞やF9細胞は、E-カドヘリン固定表面上では互いに分散するが、上皮系の分化した細胞であるMDCK細胞やES細胞から分化を誘導した細胞では分散活性を示さず、この違いの要因として、細胞内シグナルの活性化に違いが見られた。また、細胞表面のタンパク質を架橋することによって、E-カドヘリンと相互作用しているタンパク質の有無を検討した結果、未分化な細胞ではE-カドヘリンと密接に相互作用している分子の存在が示唆された。これらの結果より、未分化な細胞と分化した細胞では、E-カドヘリンを介する接着を制御するメカニズムが異なること、またE-カドヘリンと相互作用するタンパク質を介した新たなシグナル系の存在が示唆された。さらに、ES細胞の培養法の改善のために、マウスES細胞の維持に不可欠であるLIF (leukemia inhibitory factor)のモデル分子を作製し、E-カドヘリンとLIFを共固定した表面を用いて、ES細胞の新規培養法への応用性を検討した。その結果、共固定することにより低濃度の固定化LIFでもES細胞の培養維持が可能であることが示された。今後は、LIFの固定化シグナルのさらなる検討、また霊長類ES細胞を視野に入れた新規培養法の確立を試みる。

Research Products

• [Journal Article] E-cadherin-coated plates maintain pluripotent ES cells without colony formation. (2006)
  • Author(s): Nagaoka, M., Koshimizu, U., Yuasa, S., Hattori, F., Chen, H., Tanaka, T., Okabe, M., Fukuda, K., Akaike, T.
  • Journal Title: PLoS ONE 1
• [Journal Article] Surface functionalization of inorganic nano-crystals with fibronectin and E-cadherin chimera synergistically accelerates trans-gene delivery into embryonic stem cells. (2006)
  • Author(s): Kutsuzawa, K., Chowdhury, E.H., Nagaoka, M., Maruyama, K., Akiyama, Y., Akaike, T.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 350 (3) Pages: 514-520
• [Journal Article] pH-sensing nano-crystals of carbonate apatite : effects on intracellular delivery and release of DNA for efficient expression into mammalian cells. (2006)
  • Author(s): Chowdhury, E.H., Maruyama, A., Kano, A., Nagaoka, M., Kotaka, M., Hirose, S., Kunou, M., Akaike, T.
  • Journal Title: Gene 376 (1) Pages: 87-94
• [Journal Article] Effect of photo-immobilization of epidermal growth factor on the cellular behaviors. (2006)
  • Author(s): Ogiwara, K., Nagaoka, M., Cho, C.S., Akaike, T.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 345 (1) Pages: 255-259
• [Journal Article] Construction of a novel extracellular matrix using a new genetically engineered epidermal growth factor fused to IgG-Fc. (2005)
  • Author(s): Ogiwara, K., Nagaoka, M., Cho, C.S., Akaike, T.
  • Journal Title: Biotechnology Letters 27・20 Pages: 1633-1637
• [Journal Article] Drastic effect of nanoapatite particles on liposome-mediated mRNA delivery to mammalian cells. (2005)
  • Author(s): Zohra, F.T., Chowdhury, E.H., Nagaoka, M., Akaike, T
  • Journal Title: Analytical Biochemistry 345・1 Pages: 164-166
• [Journal Article] Role of E-cadherin molecules in spheroid formation of hepatocytes adhered on galactose-carrying polymer as an artificial asialoglycoprotein model. (2005)
  • Author(s): Takei, R., Suzuki, D., Hoshiba, T., Nagaoka, M., Seo, S.J., Cho, C.S., Akaike, T.
  • Journal Title: Biotechnology Letters 27・16 Pages: 1149-1156
• [Journal Article] Integrin-supported fast rate intracellular delivery of plasmid DNA by extracellular matrix protein embedded calcium phosphate complexes. (2005)
  • Author(s): Chowdhury, E.H., Nagaoka, M., Ogiwara, K., Zohra, F.T., Kutsuzawa, K., Tada, S., Kitamura, C., Akaike, T.
  • Journal Title: Biochemistry 44・37 Pages: 12273-12278
• [Journal Article] 再生医療・組織工学のためのバイオマテリアル (2005)
  • Author(s): 長岡正人, 赤池敏宏
  • Journal Title: 繊維と工業(日本繊維学会誌) 61・6 Pages: 139-141
• [Journal Article] 材料表面修飾とティッシュエンジニアリング (2005)
  • Author(s): 荻原一隆, 長岡正人, 赤池敏宏
  • Journal Title: ティッシュエンジニアリング2005 Pages: 77-83
• [Book] 再生医療の基礎シリーズ4「再生医療のためのバイオエンジニアリング・第5章 遺伝子工学手法に基づく新しい細胞マトリックス設計と再生医療への応用」 (2007)
  • Author(s): 長岡正人, 荻原一隆, 萩原祐子, 赤池敏宏
  • Publisher: コロナ社